Advertisement
Pada postingan kali ini saya akan membahas secara umum tentang motor bakar. Seperti kita ketahui bahwa mesin yang digunakan pada kendaraan baik di darat, laut dan di udara menggunakan mesin dengan proses pembakaran. Mesin yang digunakan pada kendaraan baik sepeda motor, mobil, kereta api dll. menggunakan motor bakar. Untuk lebih jelasnya silakan baca penjelasanya di bawah ini.
Apa itu motor bakar...?
Definisi motor bakar adalah suatu mekanisme / konstruksi mesin yang bekerja merubah energi panas menjadi energi mekanis .
Perbandingan antara
motor 4 tak dan 2 tak
b. Kerugian OHC :
Definisi motor bakar adalah suatu mekanisme / konstruksi mesin yang bekerja merubah energi panas menjadi energi mekanis .
Bagaimana dapat terjadinya energi panas !
Energi panas terjadi karena adanya proses pembakaran, dimana terjadinya pembakaran ini disebabkan adanya
tiga unsure yaitu adanya bahan bakar, udara dan adanya pengapian.
Bagaimana dapat terjadinya perubahan energi panas menjadi
energi mekanik !
Dengan adanya suatu konstruksi mesin sehingga memungkinkan
terjadinya siklus kerja mesin untuk usaha
dan tenaga dorong dari hasil ledakan pembakaran diubah
oleh konstruksi mesin menjadi energi mekanik atau tenaga penggerak.
Dilihat dari jenisnya Motor Bakar
terdapat dua macam yaitu :
1. Motor
pembakaran luar (External combustion
chamber)
Motor pembakaran luar adalah suatu motor
bakar dimana proses pembakaran atau
perubahan energi panas dilakukan diluar
dari mekanisme / kontruksi mesin.
Dari ruang pembakaran energi panas tersebut dialirkan
ke kontruksi mesin melalui media penghubung.
Contohnya :
- Mesin
uap / turbin uap
- Mesin
nuklir / turbin nuklir.
2. Motor
pembakaran dalam (Internal combustion
chamber)
Motor pembakaran dalam suatu motor bakar
dimana proses pembakaran atau perubahan
energi panas di mana dilakukan di
dalam kontruksi mesin
itu sendiri dan tempat terjadinya proses pembakaran itu disebut ruang bakar ( combustion chamber ).
Contohnya :
- Motor
bensin
- Motor
diesel
- Mesin
Jet
Prinsip kerja, motor bakar dalam
melakukan siklus kerjanya dibagi menjadi
:
A. Prinsip
kerja motor 4 tak
B. Prinsip
kerja motor 2 tak
A. Prinsip kerja motor 4 tak
Dimana setiap dua kali putaran poros
engkol atau empat kali gerakan turun dan
naik piston menghasilkan satu kali langkah usaha.
B. Prinsip
kerja motor 2 tak
Dimana setiap satu kali putaran poros
engkol atau dua kali gerakan turun dan naik piston menghasilkan satu kali langkah.
MOTOR
BAKAR BENSIN (MOTOR BENSIN)
Langkah kerja motor bakar bensin 4 tak
1.
Langkah Hisap
a. Piston bergerak dari TMA ke TMB
b.
Katup
hisap membuka
c. Karena piston bergerak ke bawah maka di dalam ruang silinder timbul kevacuman sehingga campuran antara udara dan bensin terhisap masuk ke dalam
silinder.
2.
Langkah Kompresi
a. Akhir dari langkah hisap
b. Piston bergerak dari TMB
ke TMA
c. Kedua katup menutup
d. Karena piston bergerak ke atas maka campuran udara dan bahan bakar yang berada
di dalam silinder tertekan ke
atas dan
ditempatkan di dalam ruang
bakar
3.
Langkah Usaha
a. Akhir dari langkah kompresi
b. Sesaat piston belum mencapai TMA
busi memercikan bunga api
listrik ke dalam ruang bakar, sehingga campuran
udara dan bensin yang sudah
dipampat-kan akan terbakar dan akan
menimbulkan tenaga gerak atau mekanik.
4. Langkah
buang
a. Akhir dari langkah usaha
b. Piston bergerak dari TMB ke TMA
c. Karena
piston bergerak keatas maka
gas hasil pembakaran di dalam silinder akan terdorong ke luar melalui katup buang.
Catatan
:
Pada saat akhir langkah buang dan awal langkah hisap kedua
katup akan membuka sedikit (valve over lap) yang berfungsi sebagai langkah
pembilasan (campuran udara bahan bakar baru mendorong gas sisa hasil
pembakaran)
Langkah kerja motor bakar bensin 2 tak.
1. Langkah
kompresi dan langkah hisap.
a. Torak bergerak dari TMB ke TMA
b. Pada saat saluran pembiasan tertutup
mulai dilakukan Langkah kompresi
c. Pada saat saluran hisap membuka
maka campuran udara dan
bensin akan masuk ke dalam ruang poros engkol
Sebelum piston mencapai TMA,busi akan memercikan bunga api listrik sehingga
campuran udara dan bahan bakar akan terbakar
dan menyebabkan timbulnya daya dorong, sehingga
piston akan bergerak dari TMA ke TMB.
Sesaat saluran hisap tertutup dan saluran bilas dan saluran buang membuka. maka campuran udara dan bahan bakar yang berada di ruang engkol
akan mendorong gas sisa hasil
pembakaran melalui saluran bilas ke
saluran buang
MOTOR BAKAR DIESEL
( MOTOR DIESEL )
A. Langkah kerja motor diesel 4 tak
1. Langkah hisap
- Piston bergerak dari TMA ke TMB
- Katup masuk membuka
- Karena piston bergerak ke bawah maka di dalam silinder terjadi kevacuman sehingga udara bersih akan mengalir masuk ke dalam melalui katup masuk.
Piston akan bergerak dari TMB ke TMA kedua katup
menutup karena piston bergerak ke atas maka udara bersih di dalam silinder akan
terdorong dan dipampatkan di ruang bakar, akibatnya tekanan
dan temperature udara menjadi
tinggi.
Pada langkah ini terjadi dua proses pembakaran :
a.
Pembakaran awal :
Sebelum piston mencapai TMA, injector akan mengabutkan bahan
bakar dan akan bercampur dengan udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi (
7000 - 9000 C, 70 - 90 kg/cm2 ).
b. Pembakaran
Sempurna
Karena tekanan dan temperatur yang tinggi maka bahan bakar
akan terbakar dengan sendirinya. Hal
ini akan menimbulkan daya dorong sehingga piston akan bergerak dari TMA ke TMB
4. Langkah buang
Piston bergerak dari TMB
ke TMA katup buang membuka karena piston bergerak ke atas
maka gas sisa hasil pembakaran akan terdorong ke luar melalui katup buang.
B. Langkah motor bakar diesel 2 (dua) tak.
Keterangan :
A. Udara masuk C. Bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang gas.
B. Udara
dikompresikan D. Gas bekas keluar
1. Langkah kompresi
dan hisap
Piston bergerak dari TMB
ke TMA, saluran masuk
membuka sehingga udara bersih masuk ke dalam, sesaat setelah saluran hisap
menutup dan saluran buang menutup maka mulai dilakukan langkah kompresi hingga
tekanan udara mencapai 70 - 90 kg/cm2.
2. Langkah usaha dan
buang
Sebelum piston mencapai TMA injector akan mengabutkan bahan
bakar dan ini sebagai proses pembakaran awal, karena bahan bakar bercampur
dengan udara bersuhu dan bertekanan tinggi maka akan terjadi proses pembakaran
sempurna. Akibatnya akan mendorong
piston bergerak dari TMA ke TMB. Sesaat
piston belum mencapai TMB katup buang sudah mulai membuka. Dan bila saluran hisap membuka maka udara bersih akan membantu mendorong gas sisa hasil pembakaran keluar.
Motor 4 Tak
|
Motor 2 Tak
|
|
Prinsip kerja
|
2 kali putaran
poros engkol 1 kali usaha
|
1 kali putaran
poros engkol menghasilkan 1 kali
usaha
|
Mekanisme Katup
|
Lebih rumit
|
Tidak mengunakan
mekanisme katup
|
Putaran rpm yang dihasilkan
|
Lebih lambat
|
Lebih cepat
|
Sistem pelumasan mesin
|
Tidak mengunakan
oli samping
|
Mengunakan oli
samping untuk melumasi ruang engkol
|
Suara yang dihasilkan karena hasil pembakaran
|
Lebih halus
|
Lebih kasar
|
Tingkat polusi yang ditimbulkan
|
Lebih kecil
|
Lebih besar
|
Pengunaan mesin untuk
jenis kendaraan
|
Mobil
|
Motor
|
Perbandingan antara Motor Diesel dengan Motor Bensin
Motor Bensin
|
Motor Diesel
|
|
Bahan bakar yang di-gunakan
|
Bensin
|
Solar
|
Jenis yang dikompresikan
|
Campuran udara
dan bensin
|
Udara bensin
|
Sistem pembakaran
|
Mengunakan busi
|
Pembakaran
sendiri
|
Tingkat perbandingan kompresi
|
Lebih rendah
|
Lebih tinggi
|
Momen / torsi yang di-hasilkan
|
Lebih kecil
|
Lebih besar
|
Getaran dan suara yang timbul karena proses pembakaran
|
Lebih halus
|
Lebih kasar
|
Harga bahan bakar yang dipakai
|
Lebih mahal
|
Lebih murah
|
Tingkat harga perawatan mesin
|
Lebih murah
|
Lebih mahal
|
MEKANISME KATUP
Pada sistem motor bakar 4 tak untuk memasukkan campuran
bahan bakar dan membuang gas sisa hasil pembakaran maka di dalam silinder
diperlukan adanya katup masuk dan katup
buang. Untuk mengontrol kapan katup masuk dan kapan katup buang menutup
atau membuka disebut mekanisme katup
Jenis-jenis mekanisme katup
1.
Tipe Over Head Valve
Mekanisme katup ini sederhana dan dapat diandalkan.
Penempatan camshaftnya
pada blok silinder, dibantu oleh :
a.
Valve
lifter
b.
Push
rod
c.
Rocker
arm
2. Tipe
Over Head Camshaft
Camshaft
ditempatkan pada kepala si-linder,
dan camshaft langsung meng gerakkan rocker
arm tanpa melalui lifter dan push rod
a. Keuntungan
OHC :
- Berat
bagian yang bergerak menjadi berkurang
- Kemampuan
pada kecepatan tinggi cukup baik, karena katup-katup membuka dan menutup lebih
tetap (stabil)
b. Kerugian OHC :
- Lebih
rumit dibandingkan dengan OHV
Pada kepala
silinder terdapat dua camshaft, yang
satu untuk menggerak-kan katup masuk,
dan yang lainnya menggerakkan katup buang,
Camshaft membuka dan menutup katup secara langsung, dan tidak memerlukan rocker
arm


Keuntungan
DOHC :
- Berat
bagian yang bergerak menjadi berkurang
- Kemampuan
pada kecepatan tinggi cukup baik, karena katup-katup membuka dan menutup lebih
presisi
Kerugian DOHC :
- Konstruksi sangat rumit
- Harganya mahal atau biaya produksi mahal
Untuk tipe DOHC biasanya menggunakan multi valve, dimana setiap satu silinder menggunakan 2 buah katup masuk dan 2 buah katup buang
Keuntungan penggunaan multi valve dibandingkan dengan single valve :
a. Beban katup lebih kecil
Karena kepala katup cenderung lebih kecil sehingga mengurangi beban katup dan umur katup cenderung lebih lama
b. Ruang buka lebih besar
Dengan menggunakan dua buah katup masuk atau katup buang secara bersamaan, otomatis jumlah campuran udara dan bahan bakar lebih banyak dan pada saat langkah buang gas sisa hasil pembakaran lebih mudah terbuang
c. Efisiensi lebih tinggi
Tenaga yang dihasilkan cenderung lebih besar karena dengan banyak-nya campuran udara dan bahan bakar yang masuk menyebabkan tinggi-nya tekanan kompresi, sehingga pembakaran menjadi lebih sempurna
Kerugian penggunaan multi valve dibandingkan single valve :
a. Konstruksi lebih rumit
b. Membutuhkan dua buah camshaft
c. Suara mesin cenderung lebih kasar
d. Untuk yang non hidrolis penyetelan katup lebih lama
Kerugian DOHC :
- Konstruksi sangat rumit
- Harganya mahal atau biaya produksi mahal
Untuk tipe DOHC biasanya menggunakan multi valve, dimana setiap satu silinder menggunakan 2 buah katup masuk dan 2 buah katup buang
Keuntungan penggunaan multi valve dibandingkan dengan single valve :
a. Beban katup lebih kecil
Karena kepala katup cenderung lebih kecil sehingga mengurangi beban katup dan umur katup cenderung lebih lama
b. Ruang buka lebih besar
Dengan menggunakan dua buah katup masuk atau katup buang secara bersamaan, otomatis jumlah campuran udara dan bahan bakar lebih banyak dan pada saat langkah buang gas sisa hasil pembakaran lebih mudah terbuang
c. Efisiensi lebih tinggi
Tenaga yang dihasilkan cenderung lebih besar karena dengan banyak-nya campuran udara dan bahan bakar yang masuk menyebabkan tinggi-nya tekanan kompresi, sehingga pembakaran menjadi lebih sempurna
Kerugian penggunaan multi valve dibandingkan single valve :
a. Konstruksi lebih rumit
b. Membutuhkan dua buah camshaft
c. Suara mesin cenderung lebih kasar
d. Untuk yang non hidrolis penyetelan katup lebih lama
METODE MENGGERAKKAN KATUP
Camshaft
digerakkan oleh crankshaft dengan beberapa metode. Berikut ini metode-metode
menggerakkan katup :
Metode ini
digunakan pada mekanisme katup jenis OHV
(Over Head Valve).
Keuntungan :
- Lebih kuat
dan tahan lama.
Kerugian :
- Menimbulkan
bunyi yang besar.
Metode ini
digunakan pada mekanisme katup jenis OHV
(Over Head Valve) dan OHC (Over Head camshaft).
Keuntungan :
- Menimbulkan
bunyi yang lebih kecil dibanding tipe timing gear.
Kerugian :
- Umur lebih
pendek dibanding tipe timing gear.
Metode ini
digunakan pada mekanisme katup jenis OHC
(Over Head camshaft) dan DOHC (Double Over Head Camshaft).
Timing belt
terbuat dari fiberglass yang
diperkuat dengan karet sehingga
mem-punyai daya renggang yang baik dan hanya mempunyai penguluran yang ke-cil
karena panas.
Keuntungan :
- Tidak
menimbulkan bunyi.
- Tidak
memerlukan pelumasan.
Kerugian :
- Umur lebih
pendek dibanding tipe timing chain.
KOMPONEN-KOMPONEN MEKANISME KATUP
Poros nok
berfungsi untuk menggerak-kan mekanisme
katup, pompa oli, pom-pa bahan bakar dan distributor.
Pengangkat
katup (valve lifter) berfungsi untuk meneruskan
gerakan camshaft ke push rod.
Pada mesin
yang menggunakan lifter konvensional celah katupnya harus di-stel, tetapi ada
mesin yang mengguna-kan hydraulic lifter tidak perlu melaku-kan penyetelan
celah katup karena ce-lahnya selalu 0 mm.
Batang
penekan (push rod) berfungsi untuk meneruskan
gerakan lifter ke rocker arm.
4. Rocker Arm dan Shaft
Rocker arm
berfungsi untuk menekan katup saat
tertekan ke atas oleh push rod. Rocker arm dilengkapi skrup dan mur
pengunci untuk penyetelan celah katup.
Pada mesin yang menggunakan lifter hidraulis tidak dilengkapi skrup dan mur
pengunci
Katup
terbuat dari baja khusus (special steel).
karena katup berhubungan deng-an tekanan
dan temperatur tinggi
Pada
umumnya katup masuk lebih besar dari
katup buang. Agar katup menutup rapat pada dudukannya, maka permukaan sudut
katup (valve face angle) dibuat pada 44,5°
atau 45,5°
Pegas katup
(valve spring) digunakan untuk menutup
katup. Pada umumnya mesin menggunakan 1 pegas untuk tiap katupnya, tetapi
ada juga yang menggunakan 2 pegas. Penggunaan pegas yang jarak pitchnya berbeda
(uneven pitch spring) / pegas ganda (double spring) adalah untuk mencegah katup melayang. Katup melayang
adalah gerakan katup yang tidak seirama
dengan gerakan cam saat putaran tinggi. Pegas dengan jarak pitch berbeda
tipe asymetrical dipasang dengan bagian yang lebih renggang pada posisi atas
Dudukan
katup (valve seat) dipasang dengan jalan dipres pada kepala silin-der. Valve
seat berfungsi untuk dudukan katup
sekaligus memindahkan panas dari katup ke kepala silinder.
Dudukan
katup terbuat dari baja khusus tahan
panas dan aus. Lebar persinggungan katup adalah 1,2 – 1,8 mm.
8. Bushing Pengantar Katup dan Oil Seal
Bushing
penghantar katup terbuat dari besi tuang
dan berfungsi untuk meng-arahkan katup
agar duduk tepat pada valve seat. Gerakan katup yang tidak lembut atau
batang katup yang macet pada bushing penghantar katup disebut katup macet (valve stinking).
Oil seal
berfungsi untuk mencegah oli mesin masuk
ke ruang bakar melalui bushing katup, bila oil seal rusak akan menyebabkan
oli masuk ke dalam ruang bakar,
akibatnya oli menjadi boros. Biasanya
lebih mudah masuk ke ruang bakar melalui katup
masuk
VALVE TIMING
DIAGRAM
Valve timing
diagram adalah diagram waktu kerja katup.
Valve timing diagram dipengaruhi oleh bentuk
cam dan celah katup. Valve overlap adalah saat dimana katup hisap (intake
valve) dan katup buang (exhaust valve) sama-sama membuka. Valve overlap berfungsi sebagai langkah pembilasan (campuran udara bahan bakar baru mendorong gas sisa
hasil pembakaran). Valve overlap terjadi saat akhir langkah buang dan awal langkah hisap. Overlap yang besar menghasilkan
kemampuan kecepatan tinggi yang lebih
baik, tetapi idling menjadi kurang
stabil.
Lamanya katup hisap (intake valve) membuka = 6° + 180° + 40° = 226° Lamanya katup buang (exhaust valve) membuka
= 31° + 180° + 9° = 220° Lamanya
valve overlap = 6° + 9° = 15°
Celah katup
adalah celah yang terdapat pada mekanisme
katup (dari camshaft sampai katup). Apabila tidak terdapat celah katup akan
menyebabkan katup tidak menutup rapat saat
mesin panas, karena pada komponen-komponen mekanisme katup
terjadi pemuaian
Pada mekanisme katup DOHC (Double Over Head Camshaft) katup
distel dengan menggunakan adjusting shim
(shim penyetel) pada saat mesin dingin.
Penggunaan pengangkat katup hidraulis (hydraulic valve lifter) mempunyai keun-tungan tidak memerlukan penyetelan katup dan mengurangi suara berisik.
Cara
Kerja
1.
Katup
Menutup
Plunger
spring selalu menekan plunger ke atas, maka celah katup selalu nol.Oli yang
bertekanan juga mendorong check ball melawan check ball spring dan mengalir ke
working chamber.
2.
Katup
Membuka
Cam
mendorong lifter body, maka teka-nan oli di dalam working chamber naik sehingga
check ball menutup saluran oli, dan lifter body terdorong ke atas dengan
plunger, menyebabkan katup membuka dengan adanya gerakan rocker arm melalui
push rod.
Rotary Engine ( Motor Rotary)
Rotary engine adalah suatu konstruksi mesin dimana untuk
melakukan sebuah langkah usaha dengan mengunakan rotor. Setiap sisi luar rotor berfungsi sebagai piston.
Sedangkan rotor berbentuk segitiga dan berarti bahwa pada rotor terdapat
tiga buah piston. Rumah rotor dibuat
sedemikian rupa sehingga apabila rotor berputar akan dapat melakukan langkah
usaha. Langkah usaha yang timbul akibat proses pembakaran pada rotor akan
diteruskan ke crankshaft melalui roda gigi.
ROTARY
ENGINE
Prinsip dasar rotary engine
- Prinsip
kerja rotary engine menggunakan prinsip dasar motor bakar 4 tak untuk setiap
sisi rotor ( piston )
- Setiap
sisi rotor ( piston ) bekerjanya saling berkaitan / berhubungan, jika sisi
rotor yang satu melakukan langkah usaha
maka sisi rotor yang lain melakukan langkah
hisap dan buang.
1. Langkah Hisap

Rotor berputar searah jarum jam. Sisi rotor A akan bergerak dan pada saat saluran hisap terbuka maka campuran udara dan bahan bakar akan terhisap masuk ke ruang hisap

Rotor berputar searah jarum jam. Sisi rotor A akan bergerak dan pada saat saluran hisap terbuka maka campuran udara dan bahan bakar akan terhisap masuk ke ruang hisap
Perputaran rotor akan menyebabkan sisi
rotor A akan memperkecil volume ruang
hisap sehingga campuran udara dan bahan bakar tekanannya menjadi tinggi
3. Langkah Usaha

Setelah mencapai top kompresi volume ruang kerja menjadi lebih kecil dan pada saat itu busi memercikkan bunga api, akibatnya campuran udara dan bahan bakar yang yang sudah dikompresikan akan terbakar dan menimbulkan daya atau tenaga untuk memutar motor

Setelah mencapai top kompresi volume ruang kerja menjadi lebih kecil dan pada saat itu busi memercikkan bunga api, akibatnya campuran udara dan bahan bakar yang yang sudah dikompresikan akan terbakar dan menimbulkan daya atau tenaga untuk memutar motor
Rotor berputar, menyebabkan sisi rotor
A akan membawa gas sisa hasil pembakaran ke
saluran pembuangan
Sisi kerja rotor yang saling berkaitan
Sisi kerja rotor yang saling berkaitan
Demikian penjelasan tentang motor bakar secara umum, semoga dapat bermanfaat buat para pembaca.
1 komentar: